【正文】 (3)不可逆退磁問題。(2)控制問題。模糊控制等智能控制策略，都具有不依賴于對象的數(shù)學(xué)模型、魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地克服伺服系統(tǒng)中模型參數(shù)變化和非線性等不確定因素，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高品質(zhì)控制性能[6]。傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)方法一般要求對系統(tǒng)參數(shù)精確了解以便對控制規(guī)律進(jìn)行整定，然而在實(shí)際運(yùn)行中，系統(tǒng)的參數(shù)會經(jīng)常變化，要保證優(yōu)良的系統(tǒng)性能必須對控制器進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。永磁同步電動機(jī)由稀土永磁材料來產(chǎn)生磁場，是永磁電機(jī)家族中的重要一員，永磁電機(jī)的發(fā)展與永磁材料的發(fā)展密切相關(guān)[5]。尤其在近十年來，現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)不斷成熟，并朝著數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，因此，對交流驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行深入研究就顯得十分重要[3]。關(guān)鍵詞： 永磁同步電機(jī)，無速度傳感器控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，自適應(yīng)控制東北大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AbstractNeural NetworkBased Adaptive Sensorless Control of Permanent Magnet Synchronous MachinesAbstractPermanent magnet synchronous machines (PMSM) have good prospects in various applications areas of industrial production because of high efficiency and energy density. However, in the PMSM speed control system，there are some problems in the traditional mechanical sensor, such as making the system reliability worse，costs increased and maintenance plex．At the same time, since the system is a strongly nonlinear, timevarying and multivariable system，the permanent magnet synchronous motor does not work well in the highprecision environment. In this paper, an adaptive neural network sensorless control scheme is studied for permanent magnet synchronous machines. This control method does not depend on the exact mathematical model of controlled object, and has learning, adaptability and robustness characteristics under the changing circumstance. Firstly, the mathematical model of PMSM is analyzed in the thesis. According to the spatial coordinate transformation theory, the threephase stationary coordinate system is transformed into two rotating coordinate system, and a permanent magnet synchronous motor rotating in the two coordinates department under the mathematical model and its corresponding equation of motion. According to the space vector pulse width modulation principle, the required drivesignal is obtained through the inverter and using the sixchannel PWM signal.Then a speed controller is designed through the model reference adaptive control method. The speed controller can adjust parameters by itself and reduce the error, so that the output can meet the expectations. Then the weights of neural network make sure the stability. According to the design of the neural network, the control system of PMSM is designed. Then, it is proved that the error of entire system is bounded according to the Lyapunov function. Thus, the tracking speed can achieve the desired results.At last, the entire system is simulated by MATLAB. Through the simulation graphs some conclusions are obtained.Key words：PMSM；Sensorless control；Neural network；Adaptive control東北大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 I摘要 IIAbstract III目錄 IV第一章 緒論 1 課題背景及研究的目的和意義 1 永磁同步電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用 3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 5 無速度傳感器控制的發(fā)展現(xiàn)狀 7 本文主要工作 8第二章 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型 9 永磁同步電機(jī)的概述 9 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 9 永磁同步電機(jī)的特點(diǎn) 10 永磁同步電機(jī)的分類 11 坐標(biāo)系變換原理 12 三相定子坐標(biāo)系和兩相定子坐標(biāo)系之間坐標(biāo)變換 12 兩相定子坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間坐標(biāo)變換 14 三相定子坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間坐標(biāo)變換 15 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 16 電壓平衡方程 16 磁鏈方程 17 繞組電感參數(shù) 17 每相繞組的自感 18 每兩相繞組的互感 19 感應(yīng)電動勢 21 永磁同步電機(jī)的矢量控制方法 22 SVPWM的基本原理 23 本章小結(jié) 28第三章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)控制器的設(shè)計(jì) 29 自適應(yīng)控制 29 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法 30 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)的控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性的驗(yàn)證 34 本章小結(jié) 39第四章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的永磁同步電機(jī)仿真 41 Matlab介紹 41 SVPWM的實(shí)現(xiàn) 41 系統(tǒng)各個(gè)模塊的仿真 43 坐標(biāo)變換的仿真模塊 44 SVPWM的仿真模塊 45 整個(gè)系統(tǒng)仿真的波形 51 數(shù)據(jù)分析 54第五章 總結(jié)與展望 55 總結(jié) 55 本課題的主要工作 55 工作總結(jié) 55 對以后工作的展望 56參考文獻(xiàn) 57致謝 61東北大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 0 緒論第一章 緒論自20世紀(jì)80年代以來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、稀土永磁材料及新型電機(jī)控制理論的快速發(fā)展，交流伺服控制技術(shù)有了長足的進(jìn)步，正在沖擊著整個(gè)傳統(tǒng)工業(yè)模式[1]。然后通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)，并運(yùn)用李雅普諾夫函數(shù)證明整個(gè)系統(tǒng)的全局誤差有界，可以使其對速度的追蹤達(dá)到理想的效果。然后在矢量控制的基礎(chǔ)上，采用模型參考自適應(yīng)控制方法設(shè)計(jì)了速度控制器，通過自身調(diào)節(jié)參數(shù)，降低誤差，使輸出達(dá)到期望值。本文中，首先分析并推導(dǎo)出永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)空間坐標(biāo)變換理論，將三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到兩項(xiàng)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由此得到永磁同步電機(jī)在兩項(xiàng)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型及其相應(yīng)的運(yùn)動方程。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：題目：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　設(shè)計(jì)或論文專題的基本內(nèi)容：學(xué)生接受畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目日期　　　　　　　　　　　　　第　1　周指導(dǎo)教師簽字：2013年　3　月　5　日 V 東北大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)無速度傳感器永磁同步電機(jī)控制摘要永磁同步電機(jī)具有效率高、功率密度大、轉(zhuǎn)子參數(shù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中有著較好的發(fā)展。本系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)在無傳感器的條件下，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制永磁同步電機(jī)的目的。 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)無速度傳感器永磁同步電機(jī)控制作 者 姓 名： 徐小龍指 導(dǎo) 教 師： 王迎春單 位 名 稱： 東北大學(xué)專 業(yè) 名 稱： 電氣工程及其自動化東 北 大 學(xué)2013年6月Neural NetworkBased Adaptive Sensorless Control of Permanent Magnet Synchronous Machinesby Xu XiaolongSupervisor: Associate Professor Wang YingchunNortheastern UniversityJune 2013東北大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)無速度傳感器永磁同步電機(jī)控制設(shè)計(jì)(論文)的基本內(nèi)容：(1) 了解系統(tǒng)研究背景意義，分析項(xiàng)目功能需求。(2) 設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)的SVPWM的矢量控制，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制建立 無傳感器控制系統(tǒng)。(3) 總結(jié)歸納，對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但是由于永磁同步電機(jī)在調(diào)速系統(tǒng)中傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器存在著可靠性低、成本高、維護(hù)復(fù)雜等諸多問題，并且其控制系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)非線性、時(shí)變和多變量的系統(tǒng)，使得永磁同步電機(jī)在要求高精度的環(huán)境中不能很好的工作，因此本文主要研究在無傳感器條件下利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)系統(tǒng)控制永磁同步電機(jī)的策略方法，這種控制方法具有不依賴被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，同時(shí)對外界的變化具有學(xué)習(xí)性、自適應(yīng)性以及魯棒性等特點(diǎn)。再根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制原理，利用空間矢量電壓得到六路PWM信號，經(jīng)由逆變器，得到所需要的驅(qū)動信號驅(qū)動永磁同步電機(jī)。接著設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值變化規(guī)律，保證神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。最后，利用MATLAB建立所需要的各個(gè)子模塊，輸入合適的參數(shù)值，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真得到仿真圖形，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Machines，簡稱PMSM)由于具有氣隙磁密高、轉(zhuǎn)矩脈動小、轉(zhuǎn)矩/慣量比大、效率高等優(yōu)點(diǎn)[2]，在諸如高性能機(jī)床進(jìn)給控制、位置控制、機(jī)器人等領(lǐng)域，永磁同步電機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。 課題背景及研究的目的和意義20世紀(jì)80年代以來，隨著價(jià)格低廉的釹鐵硼(NdFeB)永磁材料的出現(xiàn)，使永磁同步電機(jī)得到了很大的發(fā)展，世界各國(以德國和日本為首)掀起了一股研制和生產(chǎn)永磁同步電機(jī)及其伺服控制器的熱潮，在數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等小功率應(yīng)用場合，永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)是主要的發(fā)展趨勢[4]。我國稀土資源豐富，稀土礦的儲藏量為世界其他各國總和的四倍左右，號稱“稀土王國”，稀土永磁材料和稀土永磁電機(jī)的研究達(dá)到了世界先進(jìn)水平。目前，針對永磁同步電機(jī)的研究主要包括：(1)永磁同步電機(jī)本體的設(shè)計(jì)；(2)位置檢測裝置的研究；(3)速度控制器的設(shè)計(jì)。國內(nèi)外對于永磁同步電機(jī)的研究范圍十分廣泛，概括起來可分為三個(gè)主要方面[7]：(1)電機(jī)和此路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。又分為兩個(gè)方面：一是關(guān)于永磁同步電動機(jī)控制策略的研究；二是關(guān)于永磁同步電動機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動技術(shù)的研究。隨著永磁同步電動機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，對永磁同步電動機(jī)控制系統(tǒng)的控制性能也有了越來越高的要求，既希望控制系統(tǒng)能有較高的控制精度與穩(wěn)態(tài)性能，又希望系統(tǒng)成本能盡量低廉，國內(nèi)外許多專家學(xué)者紛紛提出了各種永磁同步電機(jī)控制策略，部分已獲得了很好的實(shí)際效果。永磁同步電機(jī)的運(yùn)動控制需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號去實(shí)現(xiàn)磁場定向。然而，這些額外的機(jī)械傳感器安裝、維護(hù)困難，增加了系統(tǒng)的成本，并且降低了系統(tǒng)的可靠性，這大大限制了其在惡劣環(huán)境下和對系統(tǒng)要求較高場合下的應(yīng)用。永磁同步電機(jī)的矢量控制一般通過檢測，或估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁通的位置及幅值來控制定子電流或電壓。對于永磁同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子磁通位置與轉(zhuǎn)子機(jī)械位置相同，這樣通過檢測轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置就可以得知電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁通位置，從而使永磁同步電機(jī)的矢量控制比起異步電機(jī)的矢量控制有所簡化。無速度傳感器永磁同步電機(jī)是在電機(jī)轉(zhuǎn)子和機(jī)座上不安裝電磁或光電位置或速度傳感器的情況下，利用直接計(jì)算、參數(shù)辨識、狀態(tài)估計(jì)、間接測量等手段，從定子邊較易測量的量，如定子電壓、定子電流中提取出與速度有關(guān)的量，從而得出轉(zhuǎn)子速度，并應(yīng)用到速度反饋控制系統(tǒng)中[11]。與后者相比，永磁同步電機(jī)是由永磁體建立磁場，產(chǎn)生的磁通，取代了電勵磁同步電機(jī)的勵磁線圈勵磁，從而簡化了結(jié)構(gòu)，省去了電刷和集電環(huán)裝置，實(shí)現(xiàn)了無刷化，